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【2023中國汽車論壇】吳凱:未來動力電池技術路線發展展望

來源:弗戈工業在線 時間:2023-07-08 06:50:03

2023年7月5日-7日,由中國汽車工業協會主辦的第13屆中國汽車論壇在上海嘉定舉辦。本屆論壇以“新時代 新使命 新動能——助力建設現代化產業體系”為主題,設置“1場閉門峰會+1個大會論壇+16個主題論壇+N場發布”共18場會議及若干發布、展示、推廣等活動,旨在凝聚各方力量,形成發展共識,為建設現代化產業體系貢獻汽車行業的智慧和力量。其中,在7月6日下午舉辦的“主題論壇一:第五屆全球汽車技術發展領袖峰會”上,寧德時代新能源科技股份有限公司首席科學家吳凱做了精彩演講。以下內容為現場演講實錄:

尊敬的付會長、鐘院士、各位領導、各位同仁,非常高興參加“全球汽車技術發展領袖峰會”,我是寧德時代的吳凱。今天演講的主題是“未來技術路線發展展望”。

大家知道在兩天前,我國第2000萬輛新能源汽車在廣州下線,這應該也標志著我國新能源汽車在產業化、市場化的基礎上,已經邁入了規?;?、全球化高質量發展的新階段。


【資料圖】

動力電池未來的方向在哪兒?寧德時代一直在思考,也是中國的行業一直在思考的。

先介紹一下我們公司。動力電池是一個高科技行業,對我們來說核心就是技術創新。技術創新首先離不開研發人才,人才是第一關鍵,寧德時代在這方面一直是很注重的,在2022年底,我們公司研發人員大概16000多人,還是有較大投入的。

我們公司第一季度的研發投入,寧德時代在第一季度的研發投入與歷史相比是一個新高,是46.5億元,同比也增長了大概81%,我們專利申請數在行業也是穩居第一的高增速狀態。同時,我們公司很注重產學研,現在已經同106所高校、29所科研院所,行業6位權威院士、專家有深入合作。

說起電池的技術創新,動力電池創新從產品的技術來說,我們大概有兩條線。第一條線核心就是電池單體的技術和產品的創新,這是電池從0-1的變化,行業目前已經量產的,主要從正極材料考慮,有鐵鋰和三元兩大體系。寧德時代除了這兩個還要再繼續開發,我們在其他方面又做了深入研發。請大家看這張表。

比如前面的兩個,一個叫“納離子電池”,一個叫“M3P電池”。這兩個都是對磷酸鐵鋰和三元的有益補充。曾經也有人問我們,這個東西哪個是取代三元和鐵鋰的?我說不是,這都是好的補充。這兩個產品今年馬上開始量產。

除了這兩個體系以外,今年我們還要發布一個新的體系叫“凝聚態電池”,這是超過現有能量密度的體系。我們是在今年年底具有量產能力,具體量產產品上市時間,我們還要等客戶的情況。

另外,我們還在做研發的,比如全固態、金屬鋰的等等,我們也在積極研發。雖然暫時未量產,但是技術在全球行業還是領先的位置上。

最后列了一個“無過渡金屬電池”,我們說三元,里面鋰當然需要,還有鎳、鈷,一是過渡金屬貴一點,二是國家資源有限。能不能找成本低、中國資源又豐富的材料?我們想到不少,像非過渡金屬的,在元素周期表右邊的這些元素有沒有變價能力的,我們做了一些嘗試,也找到一些路,能量密度比現在三元材料還更高一些,但是距離量產還有一些距離。

這是第一塊關于材料體系的創新。

第二塊創新是結構創新,同樣的單體,結構不一樣,得到的能量密度也是不一樣的。寧德時代在這方面做了不少工作,我們最早從模組開始,那時候只有30%幾的體積利用率,后來走到CTP集成在一起的,1.0、2.0。今年發布的麒麟電池就屬于CTP3.0階段,體積利用率可以到72%,我們正在研發下一代,利用率會比這個更高,我們叫CTP4.0,我期望明年還有機會給大家展開做一下介紹。

我們兩條線做技術創新,做創新關鍵要解決什么問題?回到我這次講的主題,動力電池的技術路線往哪兒走,大家要做什么?因為我是第三個演講的,我發現劉院長和李偉總把我該講的也講得七七八八了。

對這個行業我的看法是,大家認識比較一致,他們兩位講的和我想講的方向基本一致,咱們行業有一致的認同。

說起動力電池,大家第一想到的就是“安全”,安全一定是要解決的,不論是過去、現在還是未來,是永恒的主題。我認為今年已經到了市場能接受的水平,下一步往哪兒走?真正零事故的動力電池出來,這才是方向,我們也在往這個方向努力。大家聽著這個詞有點懸乎,我覺得是完全可以做到的,但是要結合一些智能的事情,比如大數據、預警,結合在一起做到零事故,完全是可以做的。

第二塊大家關心的就是里程問題,前面兩位老總都講了,覺得今天里程焦慮已經不是核心問題了,寧德時代也同樣開發。今年我們已經發布了麒麟電池結構,用在極氪車上,在落地上已經是1000公里以上了,超過1000公里,這個里程絕對不是問題。

動力電池新的技術方向往哪兒走?除了這兩個以外,終端用戶還關心什么?第三個大家會關心的就是補能速度,我在網上看了一個新聞,五一節日新能源車上高速痛苦,主要是補能痛苦,前面充電1小時,只能慢慢等,但是加油只要5分鐘、6分鐘,你充電1小時,等不起。我們的目標是怎么做?

第四個問題也是李偉總總結的非常到位,惡劣工況和冬天惡劣溫度下,它的性能動力還有不足,衰減快一些,也包括寒冷天氣補能的速度會變慢,這都是一些核心問題。

后面這兩點是今天要關注的,也是寧德時代重點關注的方向,我們也在做一些工作。

第一個是補能速度問題。補能速度一個方向就是快充,怎么叫快呢?終端用戶他們有體驗過加油的速度,幾分鐘搞定,充電得和這個比,大家才好接受,否則難接受。充電瓶頸在哪里?充電瓶頸就在電池單體里鋰離子的遷移速率,包括固相擴散,也包括液相擴散。

另外一個瓶頸是液相擴散,這是串聯系統。液相擴散大家也好理解,電解液也挺粘稠的,這個路需要走的輕快一點,不要那么粘。原來我們做的正極、負極,今天做的電解液系統,也包括隔離膜,我們已經做了一系列創新,這是單體上。系統上你也需要做,因為它充電快一定會發熱,你系統的散熱能力也要加強,這樣才能克服。

在這兩塊,寧德時代也做了很多工作,特別是今年在單體和電解液上做了很多創新?,F在我們已經具備能力了,客戶的產品今年年底就能量產,我們能做到10分鐘充電超過400公里,這是我們今天能做到的。圍繞這個技術,雖然說加油是5分鐘,10分鐘略慢一點,我相信市場可以接受,下一步就是和加油一模一樣,5-7分鐘跑400公里,這是下一步我們正在研發的,我相信很快就能把產品推出來。

第二個是在惡劣工況和低溫情況下一些功率問題、衰減快的問題,天冷的時候充電速度慢的問題。這塊我們做了大量工作,和快充有點類似。充電除了電機以外,重要的在負極,功率問題比較重點的是在正極,也包括電解液。正極我們已經做了很多工作,電解液這塊我們今年做了一些突破,包括我們重點攻堅了導電率,一般正常是7、8、9,現在我們已經做到十大幾這個水平的電解液,這樣粘度就低了,就像你游泳速度會加快,阻力變小了。我們也研發了一些新的添加劑。

目前經過這一番優化,今年能出來的動力電池在零下20度,充電效率能提升50%,常溫的快充效率能提升40%幾,能保障我們電池在低溫的情況下得到更好的表現。

任何技術的突破都不是一蹴而就的,尤其是對電池這個強耦合的產品,往往強耦合的產品你一項能力提高一些了,相關另外一項東西就下降,它耦合性很強,你一定要綜合考慮,所以需要高強度的研發投入,也需要每個研發人員的長期堅持。寧德時代團隊一直腳踏實地、心無旁騖做研發。

最后,我這個頁面上寫的兩句話是我們的研發文化:“練好基本功,發揮想象力?!?/p>

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